王怡,李貴榮,朱毅,*
(1.中國農業大學食品科學與營養工程學院,北京100094;2.貴州省盤州刺梨產研中心,貴州盤州553537)
刺梨的營養價值很高,含有豐富的維生素C、多酚、多糖、有機酸、黃酮、β-谷甾醇等物質,其中含維生素C 27 040 mg/kg 左右[1],在水果界中稱為“維生素C之王”。經科學者們研究發現,刺梨具有多種生理功能:黃姣娥等[2]發現刺梨的提取物刺梨三萜能夠體外增殖抗肝癌細胞,對肝癌有一定療效;詹繼紅等[3]發現刺梨干粉能夠調節腎功能,延緩腎衰竭;李軍等[4]發現刺梨能夠調節機體免疫功能;王慧等[5]研究刺梨對砷的吸附機理,發現刺梨粉具有解毒作用;楊江濤等[6]發現刺梨能夠提高小鼠抗氧化能力,延緩衰老。正因為刺梨有各種各樣的功效,所以關于其食品產品的研究有很多。目前市場上已有刺梨干果、刺梨酒、刺梨果粉、刺梨蜜餞、刺梨軟糖等產品,價格實惠,營養豐富,便于儲藏、食用,市場反應較好。本文著眼于我國刺梨生物活性成分以及食品開發利用這兩個方面的研究現狀,旨在為進一步研究刺梨,從而為我國刺梨食品的開發加工進程提供借鑒[7]。
刺梨(Rosa roxburghii Tratt),又名佛朗果、茨梨、送春歸、文光果、刺果、天賜梨等,是薔薇科、薔薇屬的多年生落葉叢生灌木珍貴野生果樹[8]。刺梨適宜生長在海拔較高的地區,比如500 m~1 500 m 的高山丘陵地帶,尤以氣溫溫差大和一些偏冷涼地區的維生素C 含量高。而貴州省海拔較高、緯度較低并且大部分土壤偏酸性,適合刺梨生長,因此刺梨幾乎遍布貴州全省。據普查,年產量約在1 500 萬公斤[9]。
有機酸通常是指分子結構中含有羧基(-COOH)的能夠中和堿的有機化合物。其中有機酸的組分和含量與果實的品質及風味是息息相關的,也是中藥藥效的重要組成成分,可維持人體內酸堿平衡[10]以及促進人體內的消化。
抗壞血酸(l-ascorbic acid)又名維生素C,是一種人體所必需的化合物用來維持人類的正常生長發育,具有清除自由基、抗衰老、抗氧化、調節人體機能等功效。由于人類自身無法合成抗壞血酸(ascobic acid,AsA),所以得從富含AsA 的蔬菜和水果的植物中獲得[11]。
因為刺梨富含VC,所以對刺梨有機酸的研究大多是關于AsA。這些研究內容包括刺梨AsA 合成途徑及生理基礎、AsA 積累與酶活性的關系、外源物質對AsA合成的影響以及高AsA 的積累機制和關鍵酶基因的表達等。
安華明等[12]對果實使用高效液相色譜(high-performance liquid chromatography,HPLC)法進行定性分析過后發現,在刺梨的果實中主要包含了6 種有機酸組分以及含量較高的抗壞血酸。這6 種有機酸分別是:酒石酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、琥珀酸和草酸。牟君富等[13]測得刺梨總有機酸含量為1.55%~1.84%。黃國柱等[14]測得刺梨總有機酸含量為0.89%~1.40%。安華明等[12]研究發現,抗壞血酸的含量為23.3 mg/g(FW),比所有有機酸組分的總和高出約1 倍,是獼猴桃抗壞血酸含量的10 倍甚至以上。
黃酮類化合物是一種生物活性物質,普遍存在于植物當中。黃酮類物質具有生物活性,如抗氧化[15]、保護心血管[16]、抑制炎癥細菌和病毒[17]、調節雌激素[18]、降低血糖[19]等作用。
刺梨果實中富含具有生物活性物質的黃酮類的化合物,其總黃酮量平均6 800 mg/kg,最高達到8 000 mg/kg[20]。
刺梨黃酮的研究主要包括4 個方面:黃酮在生長過程中的積累機制、提純、成分的分析和生物活性研究。
張曉玲[21]發現刺梨果實中的黃酮類成分在一定程度上能夠預防和調節高甘油三酯血癥。張匯慧[22]采用半仿生法提取刺梨黃酮,并對刺梨黃酮采用大孔樹脂進行精制,發現精制后的黃酮成分總抗氧化能力明顯高于粗提物。
多糖是一種通過糖苷鍵連接醛基或酮基的糖而在一起的聚合物。多糖不僅對自身免疫病和機體多種免疫缺損疾病有一定的治療效果,還能誘導干擾素的產生[23]。
現如今有關刺梨多糖方面的研究還不算充分,而且其中大部分的研究是對刺梨多糖的提純、初步分離鑒定、部分功效鑒定,對于其具體組分和更多功效的研究較少。
刺梨的多糖含量豐富,一般含量在11.2 mg/g~14.3 mg/g 左右[24]。目前經研究發現,刺梨多糖有抗缺氧活性、抗補體活性、免疫增強功能和神經損傷保護作用[25]等。
SOD 即超氧化物歧化酶,是一種重要的金屬酶及抗氧化劑,在動、植物及微生物中廣泛存在,能夠促進氧化物通過歧化反應分解為氧氣和過氧化氫。經過研究發現刺梨果實的SOD 含量很高,最高能達10.5 U/mg[26]。但由于SOD 含量測量值不穩定,所以關于SOD 的研究大多是測活條件的改進方法以及SOD 的功效和作用。
張愛華等[27]研究證明飲用強化SOD 刺梨汁具有抗突變作用以及對遺傳損傷有保護作用。鄭波等[28]研究證明刺梨汁對大鼠胃潰瘍具有保護修復作用。張景隆等[29]研究發現強化SOD 刺梨汁有抗衰老作用。還有研究表明,刺梨汁能減少砷[30]、鎘[31]等重金屬對大鼠和患者的損傷作用。
2.5.1 刺梨多酚
刺梨多酚又稱刺梨單寧,具有多元酚結構的物質,有很強的抗氧活性。李光等[32]測得無籽刺梨的多酚含量約為18.117 mg/g。孫紅艷等[33]測得普通刺梨多酚提取率為15.930 mg/g。
2.5.2 維生素及微量元素
刺梨鮮果中含多種維生素,包括AsA、K、B1、B2、胡蘿卜素、葉酸等。維生素K 含量約2.04 mg/100 g~3.61 mg/100 g,顯著高于一般蔬菜水果[34]。
蔡金騰等[35]將刺梨果實與火棘果實進行對比,發現刺梨中礦物質元素種類多且含量較高。杜薇等[36]測得刺梨中含很高的鐵元素,為24.4 μg/g,說明刺梨果有補血效果,能增強人體免疫力。卿曉紅[37]研究發現刺梨中富含硒,比大部分水果含量都高,并猜測是刺梨防癌抗衰老的原因之一。
2.5.3 三萜類化合物
三萜類化合物具有降低血糖、調節脂肪酸代謝、抗衰老、抑制癌細胞增殖等生理活性。關于刺梨三萜的研究較少,目前主要包括刺梨三萜的提取和測定及生物活性作用研究等。黃姣娥等[2]、戴支凱等[38]研究發現刺梨三萜能夠在一定程度上體外抗人體癌細胞。
2.5.4 刺梨甾醇(β-谷甾醇)
甾醇是含有羥基的具有生理活性的固體化合物,能夠降低人體膽固醇、治療皮膚癌等疾病、阻止膽結石形成、促進傷口愈合等。吳小瓊等[39]采用超臨界CO2萃取無籽刺梨揮發油也分離得甾醇,從而發現刺梨揮發油的研究價值,然而關于刺梨甾醇僅有分離方法的研究,更深層次的內容還有待發現。
2.5.5 甙類
甙又稱苷或者配糖體,是環狀縮醛衍生物。甙水解后能生成糖與非糖化合物,非糖化合物有黃酮類、多酚類等。因此,從結構可以看出,刺梨甙類也與刺梨的生物活性相關。目前對于甙類的研究較少,主要是甙的分離純化及含量的測定。梁光義[40]、田源等[41]從刺梨干果及干燥葉中分離出2 個互為差向異構體的五環三萜酯甙,分別為刺梨甙和野薔薇甙。
3.1.1 刺梨凍干粉膠囊
刺梨中含有的多數活性物質具有熱敏性,極易遭到破壞。因此,為了能夠便于儲存、保留刺梨原本的營養物質,大多采用真空冷凍干燥法,將刺梨汁冷凍干燥成干粉。刺梨凍干粉操作工藝流程:原料→打漿→過濾→混勻→凍干→粉碎[42]。
3.1.2 刺梨茶
刺梨茶沖泡、飲用方便,且貨架期長、便于攜帶,是一種較流行的刺梨食品存在形式。刺梨茶生產工藝流程:清洗→蒸制→微波干燥→破碎→加入其它輔料→攪拌、混勻→真空包裝→成品[43]。鄢平等[43]以微波干燥后的刺梨全果為主料,紅茶、黑枸杞、決明子、雪菊、甘草為輔料,制作成營養豐富、健脾養胃的刺梨茶。
3.2.1 發酵飲料
刺梨汁經過發酵,營養豐富,口感獨特。刺梨發酵飲料生產工藝流程:原料→清洗→破碎→榨汁→過濾→調合→殺菌→添加活酵母→發酵→過濾→灌裝→封口→滅菌→成品。吳翔等[44]以刺梨、菠蘿、蘆薈的汁液為原料,通過正交試驗優化出最佳配方,經過酒精和醋酸發酵后,制得營養豐富、感官品質較好的飲料。
3.2.2 刺梨酒
由于現代人們對于健康的追求,全汁發酵果酒越來越受歡迎,關于刺梨酒的研發也有很多。刺梨酒生產工藝流程:原料→分選→清洗→破碎→壓榨→粗濾→熱處理→精濾→成分調整→酒基脫臭→澄清→過濾→脫氣→裝瓶→封口→殺菌→冷卻→檢驗→刺梨果酒[45]。任春光等[46]以刺梨、酥李為原料,用釀酒活性干酵母作為發酵劑,對刺梨酥李復合果酒發酵工藝進行研究,結果表明,刺梨酥李復合果酒的最佳工藝為:刺梨汁與酥李汁配比為3∶1(體積比),前發酵溫度為24 ℃,后發酵溫度為18 ℃,酵母接種量0.4%,糖度25%。按此工藝加工形成具有獨特誘人風味的刺梨酥李復合果酒,是一種值得開發的復合型果酒。
3.2.3 刺梨酸乳
刺梨具有獨特的酸味口感,為刺梨酸乳飲料的開發提供了便利。刺梨酸乳生產工藝流程:原料預處理→刺梨果打漿→過濾→脫色下膠→調配→均質→殺菌→冷卻→接種→發酵→冷藏→成品。黃群等[47]以刺梨汁、奶粉、百合粉為主要原料,用保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌(1∶1)接種發酵生產凝固型刺梨百合酸乳。配方及發酵工藝條件為復原乳∶百合酶解液=2∶8(質量比),刺梨汁添加量10%,蔗糖添加量5%,混合發酵劑添加量3%,42 ℃發酵6 h,經后熟所得產品口感柔和,風味獨特。黎繼烈等[48]以楊梅、刺梨果汁和復原乳為主要原料,進行凝固型酸乳的加工工藝研究。確定了生產的主要工藝條件為:培養溫度為42 ℃,楊梅刺梨汁加入量 10 %,菌種比 1∶1(Lb/St),接種量4 %;穩定劑0.2%低甲氧基果膠、0.2%羥甲基纖維素;均質壓力 25 MPa,溫度 65 ℃~70 ℃;殺菌溫度 85 ℃,時間15 min。
3.2.4 刺梨果醋
刺梨果醋營養豐富,口感醇厚,新鮮爽口。刺梨果醋生產工藝流程:刺梨→清洗→破碎→打漿→果膠酶處理→過濾→澄清果汁→糖度調配→巴氏殺菌→活性菌種→添加干酵母靜置酒精發酵→用醋酸菌進行靜置發酵→澄清脫澀→勾兌調配→灌裝→滅菌→成品[49]。劉春梅等[50]以刺梨為主要原料,研究了發酵法制備果醋的技術工藝,并以制得的刺梨果醋為原料,添加檸檬酸、蜂蜜等輔助材料制成營養豐富、酸甜可口的果醋飲料。康志嬌等[51]充分利用刺梨殘渣,以刺梨渣為主要原料研制刺梨果醋,通過正交試驗優化醋酸發酵工藝,結果表明:在5°的果酒酒精度,10%的菌種加入量,30 ℃的發酵溫度下,發酵10 d 后所得果醋酸度最高,為27.9 g/L。調制后的刺梨果醋飲料呈金黃色,具有刺梨果獨特的香氣,口感良好。
3.3.1 刺梨罐頭
刺梨罐頭甜脆爽口,含有大量的膳食纖維。科研人員發現通過低溫連續殺菌工藝,能在很大程度上保存AsA。刺梨罐頭工藝流程:果實→挑選分級→堿液浸泡→機械磨皮→果塊成型→去籽→保脆處理→漂洗→裝罐加糖水→密封→殺菌→檢驗→成品[52]。
3.3.2 刺梨飲料
近年來,我國科研者對刺梨飲料的開發進行了許多探索。刺梨飲料生產工藝流程:原料處理→打漿→混合→調配→裝罐→殺菌→冷卻→成品[53]。侯璐[53]添加0.03%茶多酚、0.09%植酸研制出高維生素C 含量的刺梨口服液,保留了刺梨汁大部分的營養素,延緩衰老,促進身體健康。王萬賢等[54]利用富硒礦泉水配制刺梨飲料,能提高機體免疫力還能延緩衰老。吳天祥等[55]以魚腥草為主料,南瓜粉、刺梨汁等輔料,采用飲料生產工藝制得一種富含維生素、礦物質、膳食纖維和氨基酸的風味獨特的營養保健飲料。鄧毅[56]分別用蜂膠提取液和乳化后的粗蜂膠與刺梨汁混合調配,研制出2 種刺梨蜂膠飲料。
3.3.3 刺梨果奶
刺梨罐裝類食品的開發利用不僅包括罐頭、飲料等,還有刺梨果奶。刺梨果奶生產工藝流程:原料處理→壓榨→添加果膠酶靜置→分離→下膠→冷凍過濾→添加乳粉等調配→均質→脫氣→灌裝→殺菌→冷卻→成品[57]。楊勝敖等[57]以刺梨果汁為主要原料,采用正交試驗對刺梨果奶生產工藝進行優化,并研究其穩定性。結果在刺梨汁25%、白砂糖8 %、脫脂乳粉4 %、檸檬酸0.4 %,加入0.13 %阿拉伯膠、0.10 %CMC-Na、0.10%黃原膠和0.07%海藻酸鈉等復合穩定劑,在25MPa 壓力下進行均質,并且在90 ℃殺菌20 min的條件下,制得風味突出、酸甜可口、穩定性好的刺梨果奶。
3.4.1 剌梨果脯
刺梨果脯生產工藝流程:刺梨果→磨刺→分切→去籽→瀝干→糖漬→入模→冷卻→出模→干燥→包裝→真空包裝[58]。鄧茹月等[58]采用真空糖漬技術和傳統糖漬技術這兩種方法制備刺梨果脯,將其進行比較,制備過程中用草酸對VC進行保護,再以頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜分析技術對刺梨果脯進行風味成分分析,發現采用真空糖漬技術可較好地保留刺梨的營養成分以及風味物質。應瑞峰等[59]采用糖分低的木糖醇、D-甘露糖醇、山梨糖醇代替了一部分白砂糖,能夠較好的保存刺梨果脯中VC及黃酮含量。該發明所制得的果脯含較低含量的糖,具有鮮亮的顏色,且營養物質損失少、口感清爽。
3.4.2 剌梨果醬
刺梨果醬生產工藝流程:原料→選果→清洗→切分→軟化預煮→打漿→配料→糖煮→熱灌裝→殺菌→冷卻→成品[60]。劉芳舒等[60]以貴州無籽刺梨為主要原料,研究無籽刺梨果醬復合加工的關鍵技術。通過單因素試驗,正交試驗以及品質指標的測定,優化刺梨工藝技術。確定出刺梨果醬最佳工藝配方如下:無籽刺梨與番茄比例3∶1(質量比),原料與水比例1∶2(質量比),復合增稠劑(果膠0.8%,羧甲基淀粉6%),葡萄糖漿45%,檸檬酸0.25%,生產出的刺梨果醬果味濃郁,色澤鮮亮,口感獨特,具有較高的營養價值。
3.4.3 刺梨糕
刺梨糕口感細膩,咀嚼性好,是很好的刺梨食品研發方向。刺梨糕生產工藝流程:刺梨濃縮汁→添加白砂糖、膠凝劑加熱濃縮→干燥→成型→包裝→成品[61]。謝國芳等[61]優化刺梨糕制作工藝,發現刺梨糕的最佳配方為刺梨濃縮汁10.6 mL、白砂糖添加量12.5 g、膠凝劑添加量1 g、檸檬酸添加量0.3 g,還發現刺梨糕在50 ℃下烘干12 h~16 h 綜合感官品質好,有良好的咀嚼性及口感。
3.5.1 保健品
王勁紅等[62]采用刺梨根等制備五味降脂散,對高脂血癥有較好療效。馮鵬等[63]以靈芝和刺梨為原料,通過靈芝多糖提高刺梨中SOD 含量,從而達到延緩衰老的效果。潘蘇華等[64]以中醫藥理論為指導混合調配刺梨和銀杏葉,具有減少毒性、增加功效的作用。
3.5.2 特殊醫學用途食品
特殊醫學食品是指一類特殊的膳食食品,該食品由特殊加工而成,必須在醫生或臨床營養師的指導下使用[65]。刺梨有很高的藥用價值,可以做為醫療食品應用于特殊醫學用途。方崇波等[66]混合調配刺梨原汁與蒼術煎煮液,通過檢測SOD 活力來控制質量,并對90例失眠患者進行臨床療效觀察,在沒有不良反應的情況下,發現有92%的效率改善失眠癥狀。張培紅等[67]將刺梨、蘋婆種仁和紅豆蔻、楮實子、刺嫩芽根的提取物等混合調配,形成能滋補止瀉、消腫解毒的健胃消食藥物。羅春麗等[68]將刺梨根、酒炙金釵石斛、金蕎麥、白首烏、米黨參和大果木姜子等混合調配,研制成藥物,能治療急慢性胃炎和淺表性胃炎所致的胃痛泛酸、口苦惡心、食欲不振等癥。他們通過毒理學評價和小鼠試驗,發現該藥物的療效出色,而且沒有任何副作用。簡而言之,刺梨因為其豐富的營養和較高的藥用價值,可以應用于特殊醫學方面,并且有很大的應用前景。
近些年來關于刺梨成分含量、有機酸和抗壞血酸等方面的研究比較成熟,而對于幾種活性功能成分,如黃酮、三萜類、多酚、甾醇的研究較少,其組成機理、生物活性等還有待進一步研究。
因刺梨的開發利用價值,對此未來科研人員們可以側重探究其生物活性,并優化刺梨中功能活性成分的提取方法,開發一些藥食兩用的保健食品。同時,應該多發掘刺梨對于特殊人群的作用,如孕婦、老人、嬰幼兒、慢病患者等,針對不同群體,研發出相關產品,如:針對老人,研制易消化、增強體質、延緩衰老的產品;針對孕婦,研制易攜帶、精巧的零食;針對嬰幼兒,研制易吸收、口感好的輔食;針對患有相關疾病的人群,發掘刺梨在特殊醫學食品方面的潛力,研制相關產品等。目前市面上應用刺梨的功能食品還較少,大多是刺梨干果和刺梨茶葉等干制類應用,相關健康類產品還未能得到普及,但隨著食品加工工藝的進步及科學研究的不斷深入,刺梨的巨大潛力將有更大的可利用空間,刺梨凍干粉、刺梨茶、刺梨蜜以及以刺梨為基礎的各種保健產品將贏得更多消費者的青睞。